Etude experimentale et modelisation d'une operation d'extrusion reactive

par FRANCOISE BERZIN

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de BRUNO VERGNES.

Soutenue en 1998

à l'EMP .

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  • Résumé

    Le procede d'extrusion bivis est de plus en plus employe pour mettre au point des materiaux a proprietes specifiques, en particulier en l'utilisant comme un reacteur chimique continu. On peut ainsi, en l'absence de solvant, effectuer des operations de polymerisation, de fonctionnalisation, de greffage et diverses modifications chimiques. La maitrise du procede d'extrusion est par consequent un point cle pour obtenir les resultats escomptes. Or, il s'agit la d'un processus complexe ou interviennent de nombreux facteurs souvent interdependants. La simulation apparait donc comme un outil essentiel permettant a la fois de comprendre et d'analyser les resultats experimentaux mais egalement de proposer des demarches pertinentes en terme d'optimisation du procede. Ce travail porte sur l'etude experimentale et la modelisation d'operations d'extrusion reactive au sein d'une extrudeuse bivis corotative. Nous nous sommes interesses a des problemes de complexite croissante. Dans un premier temps, nous avons etudie une reaction chimique dont le degre d'avancement etait sans consequence majeure sur la rheologie du systeme (la transesterification des copolymeres d'ethylene et d'acetate de vinyle). Il nous a ainsi ete possible de calculer de maniere decouplee l'avancement de la reaction et les parametres thermomecaniques de l'ecoulement. Nous nous sommes ensuite penches sur des reactions influant fortement sur le comportement rheologique du materiau, a travers l'etude de la degradation peroxydique du polypropylene. La masse moleculaire du systeme et donc sa viscosite evoluent alors de maniere importante au cours du procede d'extrusion et il est necessaire de mettre en place des couplages forts entre la thermomecanique de l'ecoulement, la cinetique de la reaction et les modifications induites par celle-ci sur le comportement rheologique. Dans les deux cas, les resultats du modele ont ete confrontes avec succes aux experimentations effectuees sur differents types de machines.


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  • Détails : 165 P.
  • Annexes : 143 REF.

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